DE10009611A1 - Vorrichtung zur Steuerung der Fadenzugkraft eines laufenden Fadens in einer automatischen Wickeleinrichtung - Google Patents
Vorrichtung zur Steuerung der Fadenzugkraft eines laufenden Fadens in einer automatischen WickeleinrichtungInfo
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Abstract
Die Vorrichtung zur Steuerung der Fadenzugkraft umfaßt einen Rechenspanner (16), der einerseits stationäre und andererseits verstellbare an den Faden (1) angreifende Fadenspannelemente (15, 14) aufweist, und eine bestromte elektrische Spule (18) sowie eine Regeleinrichtung, die die elektrische Spule (18) zur Erzielung einer Regelgröße bestromt. Sowohl die verstellbaren Fadenspannelemente als auch die elektrische Spule (18) sind auf einem gemeinsamen Schwenkhebel angeordnet. Die elektrische Spule (18) ist in einem Luftspalt schwenkbar, der von Magnetfelderlinien durchquert wird. Die Fadenzugkraft ist abhängig von der Bestromung der Spule (18) beeinflußbar. DOLLAR A Mit der Erfindung läßt sich bei der Steuerung der Fadenzugkraft an Spinn- oder Spulmaschinen die Regel- beziehungsweise Steuerungsqualität verbessern.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der
Fadenzugkraft eines laufenden Fadens in einer automatischen
Wickeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist aus der DE 37 34 471 bekannt, zwischen einer Ablaufspule
und einer Auflaufspule eines Spulautomaten die Fadenzugkraft
mittels eines Rechenspanners derart zu steuern, daß die
Bremskraft- beziehungsweise die Fadenzugkrafterhöhung, die der
Rechenspanner auf den Faden aufbringt, verringert wird, wenn
die Drehzahl der Auflaufspule einen vorbestimmten Schwellwert
erreicht hat. Die verstellbaren Fadenspannelemente des
Rechenspanners lassen sich mittels eines Elektromotors
verstellen. Bei einem derartigen Antriebsmechanismus wird die
Vorwärts- oder Zurückbewegung der verstellbaren
Fadenspannelemente über eine Getriebeeinrichtung erzeugt, die
die Drehbewegung des Motors in eine lineare Bewegung umsetzt.
Die nicht vorveröffentlichte DE 198 58 548 beschreibt eine
Changiervorrichtung zum Zuführen eines Fadens zu einer
rotierend angetriebenen Kreuzspule mit einem
Changierfadenführer, der um eine senkrecht zur Kreuzspulenachse
angeordnete Drehachse schwenkbar ist. Das den Faden führende
Ende des Changierfadenführers wird durch eine elektrische Spule
hin- und herbewegt, wobei die Spule in einem Magnetfeld
angeordnet ist und die Changierbewegung des
Changierfadenführers zur Verlegung des Fadens auf einer
Kreuzspule erzeugt und steuert.
Die gattungsbildende DE 43 35 089 beschreibt eine Vorrichtung
zum Steuern der Fadenspannung, mittels der die Garnspannung
schrittweise auf einen gewünschten Wert erhöht oder verringert
werden kann, zum Beispiel zum Ausgleich einer erhöhten
Abspulspannung. Die Vorrichtung zum Steuern der Fadenspannung
ist Teil einer automatischen Wickeleinrichtung. Um den Aufwand,
der beim Einsatz einer derartigen Vorrichtung in jeder
einzelnen Wickeleinheit der Spulmaschine erforderlich wäre, zu
vermeiden, wird ein Ausgabesignal zur Steuerung der
Fadenspannung an einer spezifischen Spindel gewonnen und eine
Vielzahl weiterer Spindeln der Spulmaschine aufgrund dieses
Ausgabesignals gesteuert. Eine als Rechenspanner wirkende
Spannvorrichtung mit einem Paar zusammenwirkender kammförmiger
Teile weist ein Solenoid auf, das über eine Gestängeeinrichtung
und einen Exzenter den Eingriffsgrad der Kämme in den Fadenlauf
und damit das Maß des Kontaktwinkels des Fadens bezüglich der
Kammzähne einstellt.
Es liegt eine relativ hohe Massenträgheit der bewegten Teile
sowie ein Getriebespiel beziehungsweise ein Spiel in den
Übertragungselementen bei den vorbeschriebenen üblichen
Rechenspannern vor. Wegen der dadurch verursachten
Regelträgheit neigen derartige Fadenspanner dazu, die
Spitzenwerte der Fadenzugkraft zu erhöhen und die Qualität der
Regelung zu beeinträchtigen.
Aus der DE 195 44 202 ist eine Vorrichtung zum Spannen von Garn
bekannt, mit der die Fadenzugkraft auf einen Sollwert
eingeregelt wird. Die Fadenzugkraftregelung ist so ausgebildet,
daß der Rechenspanner sowohl eine Funktion als Spanner als auch
eine Funktion als Fadenzugkraftsensor erfüllt. Das Verstellen
der verstellbaren Fadenspannelemente erfolgt mittels eines
elektrodynamischen Antriebes, der als Tauchspulen-Topfmagnet-
Anordnung ausgebildet ist. Ein Halter mit verstellbaren
fingerartigen Fadenspannelementen ist mit einer quer zur
Fadenlaufrichtung ausgerichteten Stange verbunden, die axial
verschiebbar in Lagerbuchsen gelagert ist. Linearlagerungen
weisen den Nachteil auf, verschmutzungsempfindlich zu sein.
Dieser Nachteil macht sich besonders bemerkbar wegen der an den
Arbeitsstellen unvermeidbaren Staubentwicklung und wirkt sich
verstärkt beim Einsatz von auf den laufenden Faden
aufgebrachten Avivagen aus. Ein derartiges System weist auch
eine noch relativ hohe Massenträgheit auf. Die gesamte Masse
der Tauchspule und des Halters muß über den gesamten
Verstellweg bewegt werden. Dies behindert die Reaktion auf
hochfrequente Fadenzugkraftschwankungen und kann auftretende
Fadenzugkraftspitzen erhöhen. Dies wirkt sich nachteilig auf
die Funktion der Vorrichtung aus.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung
zur Steuerung der Fadenzugkraft zu verbessern. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit verstellbaren
Fadenspannelementen des Rechenspanners und der elektrischen
Spule auf einem gemeinsamen Schwenkhebel weist keine die
Regelträgheit erhöhende Übertragungsmittel und kein
Übertragungsspiel auf. Das durch die elektrische Spule erzeugte
Drehmoment wirkt sich unmittelbar über die verstellbaren
Fadenspannelemente aus. Die Steuerung der Fadenspannung kann
ohne Zeitverzögerung und ohne nennenswerte Reibungsverluste
erfolgen. Das geringe Trägheitsmoment der zu bewegenden Teile
erlaubt eine schnelle Reaktion bei hochfrequenten
Spannungsveränderungen. Durch die schnelle Reaktion
beziehungsweise die geringe Regelträgheit ist die
erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage, in gewünschter Weise
selbstregelnd zu wirken und arbeitet auch bei auftretenden
hochfrequenten Fadenspannungsspitzen zufriedenstellend. Es
lassen sich relativ hohe Drehmomente zur Steuerung des
Schwenkhebels bei geringen Schwenkwegen und im Vergleich dazu
großen Verstellwegen der verstellbaren Fadenspannelemente
erzielen. Die verstellbaren Fadenspannelemente können dazu
relativ weit von der Schwenkachse des Schwenkhebels auf dem
Hebelarm angeordnet sein und der betreffende Hebelarm
entsprechend lang und sehr leicht ausgeführt sein. Die
Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim
Aufbringen eines erforderlichen Drehmomentes auf den
Schwenkhebel ist groß. Die elektrische Spule kann daher relativ
nahe an der Schwenkachse angeordnet sein. Ein für eine
wirkungsvolle Steuerung der Fadenspannung ausreichendes Moment
kann bereits mit einer baulich sehr klein ausgeführten
Vorrichtung erzeugt werden. Die kompakte, konstruktiv einfache
Bauweise, die nur geringen baulichen Aufwand erfordert, ist bei
Maschinen mit einer Vielzahl von Arbeitsstellen, wie sie Spinn-
und Spulmaschinen darstellen, von großem Vorteil. Der damit
einhergehende geringe Platzbedarf der Vorrichtung ist bei dem
begrenzten zur Verfügung stehenden Raum an derartigen
Arbeitsstellen äußerst willkommen.
Der als beweglicher Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgeführte Schwenkhebel ist mittels eines Drehlagers,
insbesondere eines Wälzlagers, und damit besonders reibungsarm
gelagert. Ein Drehlager läßt sich besser abdichten und ist
deutlich weniger verschmutzungsempfindlich als eine lineare
Lagerung. Um die Regelträgheit der Vorrichtung weiter zu
vermindern, kann anstelle der Wälzlagerung eine Magnetlagerung,
eine hydraulische Lagerung oder eine Luftlagerung zum Einsatz
kommen. Der Schwenkhebel kann, soweit möglich, aus sehr
leichtem Material angefertigt sein und dadurch ebenfalls das
Massenträgheitsmoment und die Regelträgheit herabsetzen.
Die geschilderten Vorteile führen einzeln oder in Kombination
zu einer deutlichen Verbesserung einer gattungsgemäßen
Vorrichtung zur Steuerung der Fadenzugkraft. Insbesondere die
Regelqualität der Vorrichtung kann erhöht werden.
Weitere Vorteile der Erfindung sind den in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Spulstelle einer automatischen Spulmaschine in
vereinfachter schematischer Darstellung,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Steuerung der Fadenzugkraft mittels
Rechenspanner,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Vorrichtung entsprechend
Fig. 2,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Spulstelle einer Spulmaschine
wird ein Faden 1 von einer Ablaufspule 2 abgezogen, durchläuft
einen Ballonbrecher 3, eine Steuervorrichtung 4 zur Steuerung
der Fadenzugkraft des laufenden Fadens 1, einen Garnreiniger 5
sowie ein ortsfestes Fadenführungselement 6, bevor er auf eine
sich drehende Kreuzspule 7 aufgewickelt wird. Die für die
Wickelbildung der Kreuzspule 7 erforderliche Changierbewegung
wird durch eine sogenannte Kehrgewindewalze 8 erzeugt, die von
einem Motor M in Rotation versetzt wird und gleichzeitig den
Umfangsantrieb für die Kreuzspule 7 bewirkt.
Steuervorrichtung 4 und Garnreiniger 5 sind mit einer
Steuereinrichtung 9 verbunden.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine Steuervorrichtung 4, in der ein
Schwenkhebel 10 erkennbar ist, der mittels eines Wälzlagers 11
und einer Welle 12 gelagert ist. Der Schwenkhebel 10 ist aus
möglichst leichtem Material so hergestellt, daß ein geringes
Trägheitsmoment bei Schwenkbewegungen und eine ausreichende
Festigkeit des Schwenkhebels 10 verwirklicht ist. Als Material
dient, soweit möglich, Kunststoff. Der Schwenkhebel 10 trägt
auf einem Hebelarm 13 fest mit ihm verbundene
Fadenspannelemente 14, 14', 14". Der Faden 1 verläuft
zickzackförmig um die Fadenspannelemente 14, 14', 14" und die
ortsfest am aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellten
Gehäuse der Steuervorrichtung 4 angeordneten
Fadenspannelemente 15, 15', 15", 15'''. Durch Verschwenken des
Schwenkhebels 10 verändern die verstellbaren
Fadenspannelemente 14, 14', 14" und die ortsfesten
Fadenspannelemente 15, 15', 15", 15''' ihre Lage zueinander
und damit den Umschlingungswinkel des laufendes Fadens 1
bezüglich der Fadenspannelemente. Mittels dieses die
verstellbaren Fadenspannelemente 14, 14', 14" und die
ortsfesten Fadenspannelemente 15, 15', 15", 15''' umfassenden
Rechenspanners 16 läßt sich die auf den Faden 1 wirkende
Fadenzugkraft, abhängig vom Umschlingungswinkel, steuern. Auf
dem dem Hebelarm 11 diametral gegenüberliegenden Hebelarm 17
ist eine elektrische Spule 18 angeordnet.
Die Spule 18 ist zusammen mit dem Hebelarm 17 in einem
Luftspalt 49 verschwenkbar, der zwischen dem Joch 19 und den
Magneten 20 und 21, die ihrerseits mit dem Joch 22 fest
verbunden sind, gebildet ist. Der Luftspalt 49 weist eine
gleichbleibende Spaltbreite auf und wird von einem Magnetfeld
durchflossen, dessen Magnetfeldlinien durch Pfeile 23
angedeutet sind. Die Joche 19, 22 sind durch die Joche 24, 25,
26 verbunden. Die durch die Joche 19, 22, 24, 25, 26
verlaufenden Feldlinien sind aus Übersichtsgründen nicht
dargestellt. Die Magnete 20, 21 sind als Permanentmagnete
ausgebildet und unterschiedlich gepolt angeordnet. Die
Polausrichtung der Magnete 20, 21 wird durch die Bezeichnung
mit S und N angedeutet. Die Bestromung der Spule 18 erfolgt
über die Leitungen 27 und 28. Die Leitungen 27 und 28 sind
durch Bohrungen 29, 30 in der Welle 12 geführt und sind dadurch
nur geringen Bewegungen unterworfen. Mittels gesteuerter
Bestromung der Spule 18 wird ein Drehmoment auf den
Schwenkhebel 10 aufgebracht, wobei sich durch die Fadenführung
auf die Fadenspannelemente 14, 14', 14" ausgeübten Kräfte ein
Kräftegleichgewicht einstellt und eine entsprechende
Schwenkposition des Schwenkhebels 10 angesteuert wird.
In der erfindungsgemäßen Ausbildung läßt sich die Steuerung der
Fadenzugkraft des laufenden Fadens 1 mit außerordentlich
geringer Regelträgheit und weitgehend eliminierter
Ergebnisverfälschung durchführen.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Steuervorrichtung. Der Schwenkhebel 31 umfaßt
zwei fest miteinander verbundene Hebelarme 32, 33. Auf dem
Hebelarm 32 sind Fadenspannelemente 34, 34', 34" angeordnet,
die durch Schwenken des Schwenkhebels 31 verstellbar sind. Die
Fadenspannelemente 34, 34', 34" wirken mit den ortsfest am
nicht dargestellten Gehäuse positionierten
Fadenspannelementen 35, 35', 35", 35''' als Bestandteile eines
Rechenspanners 36. Der als Spulenträger ausgebildete
Hebelarm 33 ist gemeinsam mit dem Hebelarm 32 mittels eines
Wälzlagers 37 gelagert und um die Achse der Welle 38
schwenkbar. Alternativ können als Lagerung auch Magnetlagerung,
Luftlagerung oder andere reibungsarme Lagerungen eingesetzt
werden.
Die elektrische Spule 39 ist auf dem als Spulenträger dienenden
Hebelarm 33 so gewickelt, daß ihre Mittelachse die Achse der
Welle 38 schneidet. Die Stromzuführung zur Bestromung der
Spule 39 kann über die Leitungen 40, 41 in einer der in Fig. 2
dargestellten Stromzuführung entsprechenden Weise erfolgen,
wobei die Bewegung, der die Leitungen 40, 41 unterworfen
werden, möglichst begrenzt gehalten sein sollte. Ein
Innenjoch 42 ist in Form eines Ringsegmentes ausgebildet.
Gegenüber dem Außenumfang des Innenjochs 42 sind auf einem
ebenfalls ringsegmentartig ausgebildeten Außenjoch 43
Magnete 44, 45 angeordnet.
Zwischen dem Innenjoch 42 und den Magneten 44, 45 verbleibt ein
Luftspalt 46 mit über seine Länge gleichbleibender Spaltbreite.
Die Magnete 44 sind bezüglich der Lage ihrer Pole
unterschiedlich zu den Magneten 45 angeordnet. Dadurch bildet
sich im Bereich der Magnete 44 ein Magnetfeld, dessen
Magnetfeldlinien 47 im wesentlichen auf den Drehpunkt des
Schwenkhebels 32 ausgerichtet sind, während die
Magnetfeldlinien 48 im Bereich der Magnete 45 in
entgegengesetzter Richtung verlaufen. Feldlinien sind aus
Übersichtsgründen nur im Bereich des Luftspaltes 46 und nicht
zusätzlich im Innenjoch 42 und im Außenjoch 43 dargestellt.
Auch bei diesem alternativen Ausführungsbeispiel wird mittels
gesteuerter Bestromung der Spule 39 ein Drehmoment auf den
Schwenkhebel 31 aufgebracht und eine entsprechende
Schwenkposition des Schwenkhebels 10 angesteuert. An der
Anordnung des Luftspaltes 46 und der zugehörigen elektrischen
Spule 39 ist vorteilhaft, daß die zur Erzeugung des
Drehmomentes erforderlichen und im Luftspalt verlaufenden
Windungsstränge 39', 39" der elektrischen Spule 39 vollständig
in relativ großem Abstand zur Drehachse des Schwenkhebels 31
angeordnet sind, so daß aufgrund der Hebelwirkung ein relativ
hohes Moment erzeugt werden kann. Durch das Zusammenwirken der
jeweiligen Feldlinienrichtung und der Stromrichtung in den
Windungssträngen 39', 39" der elektrischen Spule 39 sind über
den gesamten relevanten Schwenkbereich des Schwenkhebels 31
Strom und Moment proportional. Der Steuer- beziehungweise
Regelungsaufwand kann dadurch gering gehalten werden. Die
verstellbaren Fadenspannelemente 34, 34', 34" üben zusammen
mit den ortsfesten Fadenspannelementen 35, 35', 35", 35'''
eine die Fadenspannung steuernde Bremswirkung aus.
Alternativ können anstelle von Permanentmagneten Elektromagnete
eingesetzt werden, mit denen eine höhere Magnetflußdichte und
damit eine noch höhere Leistung erzielbar ist.
Weitere nicht näher dargestellte oder erläuterte Einzelheiten,
zum Beispiel zur Funktion eines Rechenspanners, der Ausbildung
von bestromten Spulen oder der Anordnung von Magneten sowie
Magnetfeldern sind oben genannten Druckschriften entnehmbar.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Steuerung der Fadenzugkraft eines laufendes
Fadens in einer automatischen Wickeleinrichtung, wobei die
Vorrichtung einen Rechenspanner, der einerseits stationäre
und andererseits verstellbare jeweils an den Faden
angreifende Fadenspannelemente aufweist, und eine bestromte
elektrische Spule umfaßt, mittels der die Fadenzugkraft
abhängig von der Bestromung beeinflußbar ist sowie eine
Regeleinrichtung, die die elektrische Spule zur Erzielung
einer Stellgröße bestromt,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl die verstellbaren Fadenspannelemente (14,
14', 14"; 34, 34', 34") als auch die elektrische
Spule (18, 39) auf einem gemeinsamen Schwenkhebel (10, 31)
angeordnet sind, daß der Schwenkbereich der elektrischen
Spule (18, 39) von einem Luftspalt (46, 49) umfaßt ist und
daß dem Luftspalt (46, 49) eine Magnetanordnung zugeordnet
ist, die zur Erzeugung von den Luftspalt (46, 49) im
wesentlichen senkrecht durchquerenden Magnetfeldlinien (23,
47) dient.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schwenkhebel (10, 31) zweiarmig ausgebildet ist, wobei
ein erster Hebelarm (13, 32) als Tragkörper für die
verstellbaren Fadenspannelemente (14, 14', 14"; 34, 34',
34") und ein zweiter Hebelarm (17, 33) als Tragkörper für
die elektrische Spule (18, 39) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die verstellbaren Fadenspannelemente (14, 14', 14"; 34,
34', 34") und die elektrische Spule (18, 39) weitgehend
diametral zur Schwenkachse des Schwenkhebels (10, 31)
angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung und die
elektrische Spule (18, 39) derart ausgebildet und
angeordnet sind, daß der Schwenkhebel (10, 31) mit einem
dem Spulenstrom proportionalen Drehmoment beaufschlagt ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung mindestens
zwei Magnete (20, 21; 44, 45) umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Magnete (20, 21; 44, 45) Permanentmagnete sind.
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